廣播電視衛(wèi)星接收的極化概念和極化調(diào)整分析

趙文凱 蔡金濤

摘 要：近幾年來(lái)，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)的廣播電視事業(yè)發(fā)展快速。廣播的接收在技術(shù)的推進(jìn)下，從原來(lái)的短波，發(fā)展到微波和衛(wèi)星；接收信號(hào)由模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)變化，衛(wèi)星接收由原來(lái)的單極化到現(xiàn)在的雙極化。本文對(duì)廣播電視衛(wèi)星接收的極化概念和極化調(diào)整進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：廣播電視 衛(wèi)星接收 極化概念 極化調(diào)整

中圖分類(lèi)號(hào)：TN943.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0017-01

在先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，廣播傳輸?shù)氖侄稳找婕夹g(shù)化，這如同一把雙刃劍，給我們的工作帶來(lái)極大便利的同時(shí)增加了進(jìn)行后期檢修和維護(hù)的難度，需要先進(jìn)的技術(shù)支撐才能完成上面的工作。以雙極化進(jìn)行技術(shù)支撐的現(xiàn)代衛(wèi)星，利用相同的信道可以傳輸兩種不同的節(jié)目，節(jié)目共用一個(gè)信道，節(jié)約了很大一部分的頻道資源，這種方式對(duì)極化調(diào)整的要求很高，必須具有較高的準(zhǔn)確度和較強(qiáng)的精確度，否則，在極化調(diào)整的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤導(dǎo)致信號(hào)的靈敏度較低，信號(hào)的能力就會(huì)下降，所以，為了確保廣播電視臺(tái)的各種節(jié)目能夠安全優(yōu)質(zhì)的及時(shí)傳播出去，需要對(duì)廣播電視系統(tǒng)進(jìn)行極化分析和調(diào)整。

1 對(duì)于極化的認(rèn)識(shí)

理論對(duì)技術(shù)具有重要的支撐作用，如果不了解電磁波極化的知識(shí)，那么就無(wú)法進(jìn)行有效的技術(shù)調(diào)整。極化主要是指電磁波瞬時(shí)電場(chǎng)矢量在與電波傳播方向垂直的平面內(nèi)的變化軌跡。其移動(dòng)的方向和電場(chǎng)矢量的方向具有一致性。極化的方式也具有不同的類(lèi)型，分類(lèi)的主要依據(jù)是電波的運(yùn)動(dòng)軌跡，不同的運(yùn)動(dòng)軌跡具有不同的極化方式，圓形和直線分別對(duì)應(yīng)的是圓極化和線極化。從現(xiàn)在的情況來(lái)看，我國(guó)使用的一些專(zhuān)用衛(wèi)星一般都是線極化方式。

關(guān)于極化的定義，不同的實(shí)體具有不同的定義，衛(wèi)星輻射極化波和地面接收天線的極化內(nèi)容具有很大的差別，立足點(diǎn)也不盡相同。我們以衛(wèi)星軸系為基礎(chǔ)，進(jìn)行衛(wèi)星輻射極化的分析和研究。極化分為水平極化和垂直極化。前者主要指電場(chǎng)矢量與衛(wèi)星所在點(diǎn)的圓切線方向一致，后者指電場(chǎng)矢量方向與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡之間出現(xiàn)一個(gè)平面垂直的軌跡。

分析一個(gè)天線系統(tǒng)的時(shí)候，如果出現(xiàn)輻射和接收的極化一致的時(shí)候，這種極化就是匹配的，如果出現(xiàn)輻射和接收的極化一致的時(shí)候，這種極化就是不匹配的。所以說(shuō)，天線不是可以隨意的接受任何極化波的，某種特定的天線僅僅接收一致極化情況下的入射波。在廣播電視衛(wèi)星系統(tǒng)的工程中，調(diào)整極化的方式需要以一個(gè)相應(yīng)的參照物，一般選取的參照物都是天線饋源的矩形波導(dǎo)短邊來(lái)實(shí)施，短邊與地面之間出現(xiàn)一條平行線的時(shí)候，那么電場(chǎng)矢量就和地面之間保持一個(gè)平行線，這時(shí)的平行就是水平極化。如果矩形波導(dǎo)短邊和地面之間出現(xiàn)一條垂直線的時(shí)候，電場(chǎng)矢量和地面之間垂直，這個(gè)時(shí)候的極化就是垂直極化。

上面對(duì)于極化概念的解釋和分析，使我們對(duì)極化的認(rèn)識(shí)具有了深入的了解，在此基礎(chǔ)上，我們可以對(duì)廣播電視衛(wèi)星接收的極化調(diào)整進(jìn)行分析。

2 計(jì)算極化角度

衛(wèi)星系統(tǒng)的定位可以和衛(wèi)星同經(jīng)度的接收站天線進(jìn)行一致的電磁波匹配，但是和星經(jīng)度不一致的接收站，在接收衛(wèi)星信號(hào)之前，需要對(duì)接收站的天線進(jìn)行有效的方向調(diào)整，確保調(diào)整之后的角度可以和衛(wèi)星幅射電波具有較高的一致性。對(duì)于簡(jiǎn)單圓波來(lái)覆蓋，我們以P作為地面接收天線的極化角，它的計(jì)算方式如下面所示：P=arctg[sin（φs-φg）/tgθ]。其中：φs為衛(wèi)星經(jīng)度；φg為接收站經(jīng)度；θ為接收站緯度。

通過(guò)這個(gè)計(jì)算的公式，我們可以得知極化角是衛(wèi)星與接收站經(jīng)度差及接收站緯度的函數(shù)。地面接收天線的極化角和緯度之間具有緊密的聯(lián)系，兩者呈現(xiàn)一個(gè)負(fù)相關(guān)的聯(lián)系，相同經(jīng)度接收站的緯度越高，P的值就越?。环粗?，P的值就越大。這從上面的式子就可以直接分析出。

但是，若出現(xiàn)衛(wèi)星波束中心和衛(wèi)星經(jīng)度不同或者兩者之間的角度過(guò)大的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生不一樣的情形。從實(shí)踐的分析可以知道，位于衛(wèi)星波束中心的接收站天線極化，就可以和衛(wèi)星輻射電磁波之間形成一個(gè)比較完美的數(shù)值匹配，由于波束中心在偏離與衛(wèi)星同經(jīng)地區(qū)的過(guò)程中，衛(wèi)星波束的極化也會(huì)隨之進(jìn)行一定的變動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星輻射波的極化，不管是從水平還是從垂直來(lái)看，都不是一種完美的極化。從這個(gè)角度出發(fā)，需要我們?cè)谶M(jìn)行分析的時(shí)候，提出了一個(gè)計(jì)算波束中心以外衛(wèi)星接收天線的極化角度的問(wèn)題。常用的計(jì)算公式當(dāng)中，把φs衛(wèi)星的經(jīng)度換成φc波束中心的經(jīng)度對(duì)P值進(jìn)行計(jì)算，即P=arctg[（φc-φg）/tgθ]，也就是極化角度。

隨著極化及頻率復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)，極化隔離度的理論也隨之產(chǎn)生。主要是為了節(jié)約頻率資源，采用兩個(gè)聲道在同一個(gè)頻率的內(nèi)部，以各自獨(dú)立的方式傳輸不同的信息。衛(wèi)星傳輸信息的質(zhì)量高低和極化隔離度之間有關(guān)聯(lián)，操作的時(shí)候要兩者兼顧。

3 極化的調(diào)整方法

單極化和雙極化有不同的調(diào)整方法，如果單極化出現(xiàn)極化調(diào)整不匹配的時(shí)候，會(huì)損耗大量的極化，降低信號(hào)的接收強(qiáng)度，如果雙極化出現(xiàn)極化調(diào)整不匹配的時(shí)候，損耗大量極化的同時(shí)會(huì)降低信號(hào)場(chǎng)的強(qiáng)度，干擾同頻正交信號(hào)輸送，提高電平的噪音，嚴(yán)重的情況會(huì)出現(xiàn)信號(hào)中斷的問(wèn)題。

信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法。

由于受制于技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)方面的原因，很多的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)沒(méi)有安裝自動(dòng)增益控制電壓的出口，因此，比較常用的調(diào)整方法是信號(hào)調(diào)整法，因此，信號(hào)的強(qiáng)弱直接影響到廣播電視節(jié)目的質(zhì)量，信號(hào)較強(qiáng)的情況下節(jié)目的質(zhì)量就高，信號(hào)強(qiáng)度較低的時(shí)候，節(jié)目的質(zhì)量就下降。信號(hào)調(diào)整法主要是在天線的終端部分放置一臺(tái)接收機(jī)，天線直接連接在高頻頭上，使用者可以根據(jù)節(jié)目的質(zhì)量進(jìn)行有效的自行調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星傳播也在不斷改進(jìn)，先進(jìn)的技術(shù)對(duì)節(jié)目的傳播具有重要的推動(dòng)作用，人們要求較高質(zhì)量的廣播和電視節(jié)目來(lái)滿足對(duì)外界的認(rèn)識(shí)和理解。廣電節(jié)目的接收和傳播要確保較高的質(zhì)量進(jìn)行播放，需要對(duì)極化進(jìn)行正確的調(diào)整，只有這樣才能確保節(jié)目的播出實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)性和高效化。實(shí)踐的操作來(lái)源于對(duì)理論知識(shí)的充分掌握和認(rèn)識(shí)，極化的調(diào)整方法不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)性操作，涉及到系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行精確的操作才能保證節(jié)目正常的安全播出。因此，需要從事廣播電視工作的人員在掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，不斷促進(jìn)我國(guó)廣播電視事業(yè)的進(jìn)步。

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